France
March 7, 2014
Lutter contre Leptosphaeria maculans, responsable de la maladie du phoma du colza, nécessite de bien comprendre la biologie de ce champignon pathogène et tout particulièrement la manière dont il gère son processus infectieux. Des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et leurs collègues américains ont mis en évidence un processus d’ajustement de la production des protéines nécessaires à l’infection de la plante (ou effecteurs). Le champignon utilise un mécanisme lié à l’environnement génomique des gènes codant pour ces effecteurs, ce qui lui permet d’adapter sa production aux besoins de son développement. Ces travaux ont été publiés le 6 mars 2014 dans la revue Plos Genetics.
A l’échelle mondiale, le phoma (ou nécrose du collet du colza) est l’une des maladies les plus préjudiciables au colza, pouvant réduire jusqu’à 50% les rendements. Alors que la lutte chimique est peu efficace, la sélection et l'utilisation de variétés de colza naturellement résistantes au champignon responsable de l’infection, Leptosphaeria maculans, constituent une approche largement utilisée. Pour mieux comprendre les processus infectieux du champignon, des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et leurs collègues américains se sont intéressés aux protéines secrétées par l’agent pathogène qui permettent l’infection de la plante et qui sont appelées « effecteurs ».
En 2011, un consortium international de recherche piloté par cette même équipe de l’Inra Versailles-Grignon avait réalisé le séquençage du génome de L. maculans. Les scientifiques avaient alors révélé que les gènes impliqués dans le processus infectieux sont regroupés dans des régions ayant des caractéristiques rappelant celles de l’hétérochromatine(1), notamment leur richesse en éléments transposables (des séquences d’ADN mobiles capables de se multiplier de manière autonome dans le génome où elles n’ont généralement pas de fonction identifiée). Cette localisation favoriserait la diversification de ces gènes et donc l’adaptation très rapide du champignon à sa plante-hôte.
Compte tenu de ces précédents résultats, les chercheurs ont en particulier exploré le rôle joué par l’environnement génomique sur l’expression des gènes codant pour des effecteurs. Pour cela, ils ont modifié l’environnement spatial de ces gènes en inactivant deux protéines connues pour leur implication majeure dans l’assemblage et le maintien de la structure de l’hétérochromatine. Le résultat révèle l'importance de la localisation génomique des gènes codant des effecteurs dans le contrôle de leur expression. Il montre que ce contrôle conduit à réprimer l’expression des effecteurs lors de la croissance végétative de L. maculans et l’active uniquement lors de l'infection des plantes. Cette expression ajustée aux phases infectieuses du champignon lui confère la possibilité de produire ses différents effecteurs de façon concertée et de s’adapter rapidement à un nouvel environnement via l’action d’un mécanisme simple. En dehors de la période critique pour entrer dans la plante, les effecteurs sont peu ou pas exprimés et donc cachés, ce qui limite sans doute d’autant la possibilité que la plante puisse reconnaître ces signaux.
Ce mécanisme global est original par sa nature épigénétique(2) liée à la structure des régions abritant les gènes codant pour des effecteurs sans toucher à la séquence de l’ADN. Il permet aussi à L. maculans d’économiser la production de protéines dans des conditions où elles ne lui sont pas nécessaires et d’optimiser cette même production lorsque celle-ci est nécessaire, notamment dans les toutes premières phases de colonisation de la plante. L’ensemble de ces travaux dresse un panorama scientifique prometteur des mécanismes infectieux sur lesquels il serait possible d’agir pour mieux lutter contre ce champignon.
(1) Dans le noyau des cellules, l’ADN est associé à des protéines pour former la chromatine. Elément de base des chromosomes, elle se présente sous deux formes : l’hétérochromatine, structure compacte généralement associée à une répression de l’expression des gènes et l’euchromatine, structure relâchée qui, au contraire, facilite leur expression.
(2) Epigénétique : changement héritable d’expression des gènes survenant en l’absence de mutations de l’ADN (ce changement dépend d’un processus non purement génétique mais variant avec l’environnement).
Référence
Jessica Louise Soyer, Mennat El Ghalid, Nicolas Glaser, Bénédicte Ollivier, Juliette Linglin, Jonathan Grandaubert, Marie-Hélène Balesdent, Lanelle R. Connolly, Michael Freitag, Thierry Rouxel, and Isabelle Fudal. Epigenetic control of effector gene expression in the plant pathogenic fungus Leptosphaeria maculans. PLOS Genetics, 6 mars 2014
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Species
